Ribosomas

TRADUCCIÓN

Los ribosomas sintetizan una proteína a partir de una molécula de rna mensajero. Cuando nosotros hablamos de traducción estamos hablando de un cambio de lenguaje, en transcripción en el fondo es usar el mismo tipo de molécula, pero lo que “está escrito en el libro lo pasamos en nuestro puño y letra al cuaderno, en el mismo lenguaje de nucleótidos, pero con pequeñas diferencias”, en este caso hay un cambio en el lenguaje porque vamos a utilizar otro tipo de moléculas que son los aa para la construcción de proteínas.

Diapo 2: teníamos en primer lugar una molécula de dna que llamamos gen, ese gen es transcrito a una molécula de rna, en este caso hablaremos de rna mensajeros que sufrían procesos de modificación en el núcleo antes de salir, esta molécula trae la información para el proceso de traducción lo cual nos va a permitir sintetizar un polipéptido proteico.

Diapo 3:  lo que ustedes ven acá es el código genético que está contenido en los distintos rna mensajeros de la célula, y como se puede ver tenemos los distintos aa con su código de 3 y una letra, y aquí una serie de nucleótidos organizados en tripletes, cada uno de los cuales se llama un codón y algunos aa están codificados por más de un codón. Además, este código en tripletes si se calcula da 64 posibles de combinaciones. Acá tenemos 4 tipos de nucleótidos para cada una de las posiciones del codón. Solamente tenemos 20 aa que constituyen las proteínas y eso da pie a la redundancia del código genético, que implica que varios codones puedan codificar para un mismo aa, y además de los aa este código genético tiene que codificar para unos codones que se llaman codones de terminación.

Cuando hablemos CodG nos vamos a dar cuenta que este no tiene puntuaciones, eso quiere decir que no hay pausas ni comas, ni ningún segmento de nucleótido que no se incorpore como aa final de una proteína, si nosotros leemos una secuencia de arn mensajero maduro desde el primer codón hasta el de terminación es una lectura continua, sin detención. De hecho, nosotros podríamos partir en cada uno de estos nucleótidos de un triplete a tratar de identificar el código para una proteína y nos vamos a dar cuenta que de los 3 posibles marcos de lectura de un arn mensajero solo uno va a dar lugar a la proteína específica que está codificada en ese mensajero.

• un marco de lectura es una de las posibles formas en que se puede dividir una secuencia de nucleótidos de ADN o ARN para formar un grupo de tripletes consecutivos no solapados. [pic 1]

Qué va a pasar con los otros códigos? Puede que leamos o identifiquemos el codón para varios aa, pero, de manera prematura, nos vamos a encontrar con condones de terminación. Entonces, si nosotros tenemos una secuencia de un rna mensajero y logramos identificar el codón de inicio (AUG para metionina), a partir de ese codón nosotros tenemos que marcar el marco de lectura que va a dar lugar a la proteína funcional.  

Diapo 4: MATRIZ DE CÓDIGO GENÉTICO el CodG se organiza de esta manera en una matriz, de manera que están aquí los 4 nucleótidos del rna (arriba y abajo). Una columna nos indica la primera posición del triplete y la otra nos indica la segunda posición, y después lo organizamos en el mismo orden los tripletes de acuerdo a la tercera posición. Si observamos cuando varios codones codifican para un mismo aa, en general solamente varían en el último nucleótido del triplete, eso permite cierta flexibilidad en el mecanismo de síntesis de proteínas. Hay algunas excepciones, pero la mayoría de los codones que codifican para una misma aa comparten dos de las tres bases. Tenemos los tres codones de terminación que son UAA, UAG y UGA.

Diapo 5: características y propiedades del CodG, en primer lugar es universal, desde los virus hasta el ser humano, todos ocupamos el mismo codG, hay algunas pequeñas diferencias, por ejemplo, en la mitocondria, el codón UAG es un codón de termino para los mensajeros que son sintetizados en el núcleo eucariontes, en la mitocondria lee como tiptófano y dada esas pequeñas diferencias en este organelo y en el cloroplasto, es que esos organelos mantienen la síntesis de proteínas y la transcripción dentro del mismo organelo. Es específico, eso quiere decir que cada codón siempre codifica el mismo aa, con estas excepciones en los organelos, y por lo tanto, el codón AUG siempre es metionina en cualquier organismo. Es continuo, no hay sobreposiciones de la lectura del código mensajero y se lee continuamente sin pausas desde el codón de inicio hasta el codón de termino y este fragmento de secuencia se conoce como marco de lectura abierto. Es degenerado, esto significa que es un código redundante, no que no sea específico, no es ambiguo, sino que simplemente define que un aa puede estar codificado por más de un codón.

Diapo 6: Como tenemos un sistema en nucleótidos y tenemos que llevar o leer ese código de nucleótidos para producir una proteína en código de aa, tenemos que tener moléculas que seas adaptadoras entre ambos sistemas y esa molécula adaptadora es la que ustedes ven acá que es un arn de transferencia. Como esta es una molécula de ác. Nucleico es capaz de aparearse de manera complementaria con el arn mensajero, de manera muy específica. Y además tiene un lugar específico en su estructura que permite que se le unan los aa en forma covalente. Este trna lo que hace es llevar al ribosoma todos los aa y los va a colocar de manera específica cuando identifique el codón del arn mensajero. El trna tiene esta estructura bidimensional, que es tipo trébol, lo importante es identificar en los colores algunos dominios que permiten que el trna ejerza su función. El más importante es el que une el aa, porque o sino no sirve como molécula adaptadora y el dominio anticodon, este dominio es una región del trna, una pequeña secuencia de 3 nucleótidos, que es capaz de aparear de manera complementaria con un codón en el mensajero. Estos trna son sintetizados por la rnapol III, estos tienen varias modificaciones dentro de su secuencia, es decir, esas BN han sido modificadas luego que el trna es transcrito.

Diapo 7: acá tenemos un ejemplo de un trna de lisina, tenemos el extremo 3’ del aa unido de manera covalente, tenemos la región del anticodon y aquí podemos ver cómo esa región del anticodon está interactuando con un codón específico. Acá tenemos de arn mensajero 5’ a 3’ AAG, este es el codón que codifica para lisina. Cómo funciona el anticodon? Como todo apareamiento entre dos molécula de ác. Nucleicos tiene que ser antiparalela y complementaria. Si se fijan el extremo 3’ del anticodon aparea con la BN 5’ del anticodon, entonces el anticodon se llama CUU, recuerden que siempre la lectura de la secuencia se hace en sentido 5’ – 3’, pero su ubicación en el codón es siempre antiparalela. Cuando el anticodon une de manera complementaria total este codón se estabiliza y eso permite que el aa sea incorporado a esta cadena de proteínas que se está sintetizando.

Varios de estos tripletes que codificaban para el mismo aminoácido podían variar en la 3ra base, de hecho, ese apareamiento en el 3 nucleótido del codón permite flexibilidad y generar un efecto que se llama el wobble, esto significa que si yo tengo una base de uracilo en el codón en la posición 3 del codón, el anticodon puede tener una A, G o I (inosina que es una base modificada). Nosotros teníamos 64 codones, pero no tenemos 64 trna, tenemos menos, alrededor de 30 – 40 trnas, por lo tanto, algunos de esos trna están diseñados de esta manera para poder reconocer de manera flexible distintos codones, que varían solo en la posición del 3’. Por ejemplo, un trna que tenga una G puede reconocer 2 codones distintos que varían en la 3ra posición entre uracilo y citosina. Por ejemplo, si tuviéramos un codón CUU o CUC, esos dos codones pueden ser leídos por el mismo trna, eso hace más eficiente el proceso de traducción.

Diapo 8: Los trna que tienen esta estructura de trébol bidimensional, al tener apareamientos intracatenarios generan estructura tridimensional, y esta estructura trimensional es esta que parece una L invertida, se pueden ver los mismos dominios, el aa en el extremo 3’ y el anticodon en la parte baja de esta estructura.

Diapo 10: El trna tiene algunas modificaciones en sus BN y estas no son nucleótidos que se incorporan modificados al trna, sino que se modifican después de su transcripción. Como dihidrouracilo, dimetilguanosina, tiouridina (+ azufre), inosina (desaminación de adenina). Entonces son las mismas BN que han sufrido modificaciones covalentes y eso para aumentar la eficiencia en el trna en el proceso de traducción. Cuando posicionemos el trna dentro del ribosoma que es la fábrica de proteínas, debe interactuar no solo con el mensajero, sino que también con los componentes ribosomales, es por esto que las modificaciones son relevantes para que todos los trna puedan tener una estabilización del sitio activo del ribosoma.

El trna tiene que portar un aa específico, para que pueda portarlo requerimos de enzimas especializadas que sean capaces de reconocer al trna y unir ese aa de manera específica, si una misma enzima hiciera todo no sabría qué aa tiene que unir a cada trna. Esas enzimas se llaman aminoacil-tRNA sintetasas, porque cuando el trna tiene unido al aa se conoce como aminoacil-tRNA, entonces son fábricas de aminoacil-tRNA. Para poder incorporar el aa al trna, la enzima requiere que ese aa sufra una pequeña modificación que es una adenilación, esto quiere decir que vamos a hidrolizar ATP y vamos a unir este nucleótido monofosfato de adenina al nucleótido, esto simplemente un paso que nos va a facilitar que el aa después se una al trna, le está dando energía a la molécula.

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